发布于 2020 年 3 月 20 日
采访和文字：深川俊太郎，Bluebacks 编辑部
你知道什么是“虫胆”吗？
说到蚜虫，我个人长期以来一直担心它们。我说的是我小学时很流行的Nene的《Akatonbo no Uta》。歌中说，拿走红蜻蜓的翅膀，它就会变成一只蚜虫（拿走蚜虫的腿，它就会变成柿子，多么狂野的歌曲）。
当年，每次听到这首歌，我都会想：“蚜虫真的有那么长吗？”为什么大家都默默接受了呢？真的很奇怪。
然而，这并不是这次探险所要解决的谜团（尽管这是显而易见的）。产业技术综合研究所生物过程研究部的首席研究员 Mayako Kutsukake 和她的同事们表示，他们已经阐明了兵蚜修复巢穴的机制。
但是什么是兵蚜？如果你从蚜虫身上拿走一些东西，它会变成士兵蚜虫吗？
当我们出于好奇参观位于筑波的 AIST 研究实验室时，Kutsakake 先生向我们展示的第一件事不是一只蚜虫，而是一根树枝。如果你仔细观察，你会发现叶子和茎上有一些令人不安的畸形。看起来并不像是有一点病的样子。
一棵名为 Isunoki 的常绿树（左上图），蚜虫在其中产生虫瘿，而蚜虫（下图左图）在 Isunoki 树上制造虫瘿。
大约有人类拳头那么大。另一种蚜虫的虫瘿也可以在 Isunoki 树上找到（下右图）
“这叫做瘿。”
先生玖松说道。
“虫瘿是一种寄生昆虫，可将植物变成各种形状，并将其用作巢穴。产生虫瘿的昆虫有很多种，某些种类的蚜虫也会产生虫瘿。根据蚜虫的类型，所产生的虫瘿的形状也有所不同。这是日本蚜虫的虫瘿，它是在一种名为 Isunoki 的常绿树上产生的。”
当寄生蚜虫用针状嘴刺芽或叶子的表面时，该区域的细胞开始活跃分裂，形成虫瘿。
“可以这么说，这就像细胞‘癌变’一样。蚜虫的唾液可能含有改变植物形状的化学物质，但我们还不知道细节。植物具有控制发育过程的激素，因此它们可能会使用与这些类似的物质来接管植物。”
我很不好意思地说，这是我第一次听到“虫胆”这个词。不过，零挂也有《虫瘿手册》、《虫瘿入门》等书名。据说，观胆爱好者也不少，就像观野花、观野鸟一样。世界是广阔而深邃的。
先生楠挂拿着《虫胆手册》
“世界上大约有 5,000 种蚜虫，但其中只有约 10% 会产生虫瘿。有些蚜虫是群居性的，其中许多蚜虫会产生虫瘿。但是，仅仅因为它们产生虫瘿并不一定意味着它们是群居性的。”
蚜虫的世界也相当复杂。
士兵蚜虫是国防军的幼儿士兵
说到社会性昆虫，蚂蚁和蜜蜂是众所周知的。有“蚁后”和“工蜂”等类别，也有留下后代的个体和为蚁群服务但不留下任何后代的个体。据了解，大约有 80 种社会性蚜虫。
“直到最近，人们才发现蚜虫是继蜜蜂、蚂蚁和白蚁之后的第四种社会性昆虫。它们是由当时还是研究生的青木茂之（现任立正大学教授）于 1977 年发现的。”
据说这是进化生物学的重大发现。
“然而，与蜜蜂和蚂蚁不同，蚜虫不仅有可以在群体中留下后代的蚁后。许多个体都可以留下后代。”
蚜虫竟然如此民主？然而，故事还有更多内容。
“另一方面，有一些个体的存在只是为了保护他们的朋友免受外敌侵害。这就是兵蚜。不育兵蚜的发现使青木先生发现蚜虫是社会性的。”
♪如果你从一只蚜虫身上夺走繁殖能力，你就会得到一只士兵蚜虫……虽然歌词很多，但这就是妮妮可能唱的歌。
然而，实际上，兵蚜与“失去原有繁殖能力的个体”有些不同。倒不如说“在获得繁殖能力之前的个体”。换句话说，它们是“幼虫”。在蚜虫的社会里，未成年人被征召入伍，充当“国防”。这是一个多么可笑的故事。
然而，并非所有兵蚜都是不育的。蚜虫社会有点复杂，我们来逐步解释一下。
复杂而神秘的蚜虫社会
首先，蚜虫基本上通过单性生殖（雌性生下雌性）进行繁殖，因此所有后代都是与父母具有相同基因的克隆。所以，基本上都是女性。
此外，社会性蚜虫大致分为两种类型：“真社会性蚜虫”和“亲社会性蚜虫”。
对于真社会性蚜虫，同一龄的幼虫分为“生殖幼虫”和“士兵幼虫”。奇怪的是，尽管他们拥有相同的基因，但他们的外表和生活方式却如此不同，但差异是由表达的基因造成的。基因的表达方式似乎是由后天环境决定的。无论如何，真社会性蚜虫一旦成为士兵，就无法恢复其生殖形态。
然而，在“前社会性蚜虫”中，角色的划分并不那么严格，所有幼虫在某一点之前都是士兵。当它长大后，就具备了繁殖的能力。在你作为一名士兵期间，你必须为保护你的殖民地免受外敌的侵害而战斗。只有那些在不确定的条件下继续战斗并幸运地生存到成年的个体才能留下后代。
蚜虫（一龄幼虫，左）和成年蚜虫
群生蚜虫还有一个更有趣的特征。
“基本上，雌性大约每月一次通过单性生殖产生雌性克隆体，但雄性和雌性每年只出生一次。只有在这个时候，雄性和雌性之间才会发生有性生殖。正如预期的那样，一直只用克隆体繁殖在遗传上是不利的。”
通过有性生殖出生的个体被称为“干母”。令人惊讶的是，只有这个树干母亲才有能力制造虫瘿。
春天出生的树干母亲开始制造虫瘿。最初，只有一只树干妈妈住在已完工的树丛中。它们通过孤雌生殖迅速繁殖，形成数百个体的群体。然而，随着季节的进展，虫瘿中会出现孔洞。这是因为有些人“迁移”到其他地区寻找新的领地。
“长有翅膀的个体出生后，会飞出虫瘿逃逸口，并移至其他植物。在新的地方，它们通常会繁殖，但不会形成虫瘿。”
嗯，蚜虫也能长翅膀吗！对于那个被尼农灌输“蚜虫没有翅膀”的一代人来说，这是一个相当令人震惊的事实。
以生命为代价的胜利
但是现在还不是感到惊讶的时候。这是本次探索的重点。士兵蚜虫如何保护战友免受外敌侵害？ Kutsukake 先生和他的同事正在对此进行调查，并发现了许多非常有趣的事情。
首先，Kutsakake 先生向我展示了一段士兵蚜虫攻击蛾幼虫的视频，蛾幼虫是蚜虫的天敌。
攻击蛾幼虫的士兵蚜虫
“普通的蚜虫如果遇到这么大的敌人，它们会无法抵抗，要么逃跑，要么被吃掉。但是，兵蚜会聚集在敌人周围，并通过针状的嘴注射毒液。”
“2004年，我们发现这种毒药的主要成分是一种叫做组织蛋白酶B的蛋白质消化酶。虽然它是一种蛋白质消化酶，但在正常幼虫中没有检测到，而只在士兵幼虫中检测到，所以我们知道它并没有发挥正常消化酶的作用。”
注射这种毒药后，入侵者会死亡或瘫痪并从树上掉下来。这是国防军的胜利。不过，即便是击退敌人的兵蚁，也因为战斗而受到重创，看起来大部分都死掉了。据说它们经常和敌人一起从树上掉下来，无法返回巢穴。人一生只能战斗一次。
然而，士兵蚜虫的使命不仅仅是用毒液攻击敌人。
带着悲伤感的“虫胆修复”
蚜虫士兵还有另一项重要的工作来保护群体。
``对于以植物体液为食的蚜虫来说，虫瘿不仅是家园，也是食物。换句话说，虫瘿营养丰富。它们也是鸟类和飞蛾幼虫的大餐，很容易成为目标。特别是在早春，虫瘿生长迅速，壁薄而软，很容易被刺穿。
如果你不处理虫瘿上的洞，它们会带来麻烦。植物组织干燥并死亡，最终瘿本身受损，里面的蚜虫被消灭。这就是兵蚜再次发挥作用的地方。现在是修复胆汁的时候了。
当读者听到“修复”这个词时，他们可能会认为这很容易，因为与 Mikimo 第一次从头开始创造一个瘿相比，这只是堵塞漏洞的问题。
但是，Kutsukake 先生在现场解说时播放的视频非常精彩。
一只士兵蚜虫成功修复了瘿上的洞。然而，有些人却遭遇了痛苦的结局
“我在虫瘿上开了一个洞进行实验，我注意到的第一件事是附近的一只昆虫从它屁股上的角质管中释放出一股白色液体。也许这种液体中有一种类似信息素的信号，可以吸引交配。”
很快，越来越多的士兵开始聚集，他们都开始释放体液。我们不只是提供它，我们还努力地混合它。这似乎使体液更容易凝固。当我看着时，洞开始闭合。这是工匠的精湛技艺。
兵蚜释放大量体液，开始修复工作
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据说兵蚜产生的体液就像血液。 “血税”一词原本是指征兵制度，但蚜虫士兵却通过捐献大量自己的血液来保护战友的生命。哦！
我们是“组件”
``瘿的修复部分逐渐变色，变成棕色痂一样。去年，我们阐明了蚜虫体液中所含成分硬化的机制，发现一种叫做酚氧化酶的物质起着主要作用。''
“这是一种酶，当昆虫受伤时，可以用来结痂。这种酶在兵蚜的血液中大量积累。就像它自己受伤时一样，它会结痂并修复虫瘿。”
先生玖挂之后的话真让我深思。
“血细胞参与了昆虫在身体上结痂的过程。如果是这样的话，可以说每只兵蚜都扮演着类似于血细胞的角色。”
在蚂蚁和蜜蜂等社会性昆虫中，以“蚁后”为中心的整个群体可以被视为一个“超级个体”。如果这样想的话，工蚁和工蜂的利他行为，它们自己不会留下后代，可以理解为将“超级个体”的基因传递给下一代的一种方式。
同样，如果群居蚜虫群体也是“超级个体”，那么兵蚜就可以被视为它们的“细胞”之一。这些“女孩”是否已经进化成为可以通过结痂来修复巢穴的“组件”？
他们甚至致力于再生植物
“事实上，这并不是胆汁修复的结束；还有更多的事情要做。”
先生玖挂在士兵们修理的视频结束后说道。
“当我们受伤时，新的皮肤会在结痂下再生，对吗？同样，植物组织会在兵蚜产生的结痂下再生。植物不会自己做到这一点。通过我们的实验，我们发现兵蚜可以诱导组织再生。”
修复胆孔之前的工作流程。
昆虫通过唾液刺激大约需要一个月的时间才能再生，就像它们产生虫瘿时一样。他冒着生命危险释放体液而留下的伤疤是为了争取时间而采取的临时措施。修复兵蚜瘿是一个两步过程。
① 正在被士兵蚜虫修复的虫瘿，
② 昆虫瘿，组织已再生，孔已完全闭合。
听完这一切，我不禁对兵蚜产生了同情。然而，一想到这里，我就为那些被蚜虫占据如此多的植物感到遗憾。能够闭合孔洞并再生组织固然很好，但如果昆虫一开始就不产生虫瘿，它们就不会受到攻击并产生孔洞。或者植物也有什么好处吗？
“这可能对植物没有任何好处。太多的虫瘿可能会对树产生负面影响。但是，我们仍然不明白蚜虫最初是如何产生虫瘿的。我们不明白它们如何改变植物的形状或特性。”
“我们需要做更多的研究来了解这一点。我们逐渐发现昆虫可以合成类似于植物激素的物质，但还涉及许多其他物质。”
在实验室里很难让蚜虫产生虫瘿，所以Kutsukake-san在春天到处从野外收集虫瘿。虽然今年春天人们不再赏花，但一边散步一边赏花并没有什么错。如果我能在离我很近的地方看到这样的大自然深处，我会考虑成为一名虫瘿观察者。